高電位鎂合金犧牲陽(yáng)極熔鑄技術(shù)研究項(xiàng)目實(shí)施方案

一．    主要研究?jī)?nèi)容

二．    項(xiàng)目市場(chǎng)分析

三．    項(xiàng)目目標(biāo)

基于現(xiàn)有鎂合金犧牲陽(yáng)極的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整合金成分、控制生產(chǎn)工藝等措施開(kāi)發(fā)新型高電位鎂合金犧牲陽(yáng)極

四．項(xiàng)目實(shí)施方案

4.1 設(shè)備方案

購(gòu)進(jìn)國(guó)內(nèi)先進(jìn)的鎂合金熔鑄系統(tǒng)、擠壓成型系統(tǒng)及陽(yáng)極加工組裝系統(tǒng)。具體設(shè)備列表如下：

表4-1 項(xiàng)目所需設(shè)備一覽標(biāo)

項(xiàng)次    設(shè)      備  用      途

    系    統(tǒng)    設(shè)備名稱(chēng)    數(shù)量   

1   鎂合金熔鑄系統(tǒng)  鎂合金熔煉爐    3   合金制備

        鎂合金保溫爐    1   合金靜置

        鎂合金鑄棒機(jī)    1   合金棒材制備

2   鎂合金擠壓系統(tǒng)  鎂合金擠壓機(jī)    2   犧牲陽(yáng)極擠壓

        車(chē)      床  2   陽(yáng)極棒加工

        鋸      床  1   合金棒材鋸切

3   質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)    火花光譜直讀儀  1   合金成分分析

        電位測(cè)試儀  1   陽(yáng)極電位測(cè)試

        電阻測(cè)試儀  1   陽(yáng)極電阻測(cè)試

        光學(xué)顯微鏡  1   合金顯微組織觀察

4   環(huán)保系統(tǒng)    廢棄處理系統(tǒng)    1   熔煉過(guò)程中廢氣處理

4.2 材料開(kāi)發(fā)制備方案

4.2.1 合金成分

該項(xiàng)目研發(fā)合金方案參考表4-2，在此合金方案上搞清楚各個(gè)成分對(duì)合金電位、容量及電流效率等性能的影響規(guī)律，并調(diào)整各個(gè)成分使其達(dá)到最佳。同時(shí)開(kāi)發(fā)牌號(hào)為SGYJ-1,自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一種犧牲陽(yáng)極合金。

表4-2 鎂合金犧牲陽(yáng)極成分表

牌號(hào)    成分/%

    合金元素    雜質(zhì)元素≤

    Al  Zn  Mn  Mg  Fe  Ni  Cu  Si  Ca  其它

                                        單個(gè)    總計(jì)

AZ31B   2.5-3.5 0.6-1.4 0.20-1.0    余量    0.003   0.001   0.01    0.08    0.04    0.05    0.30

AZ63B   5.3-6.7 2.5-3.5 0.15-0.60   余量    0.003   0.001   0.01    0.08    -   -   0.30

M1C ≤0.01  -   0.50-1.30   余量    0.01    0.001   0.01    0.08    -   0.05    0.30

SGYJ-1  ≤0.01  0.0-0.4 0.0-0.50    余量    0.002   0.001   0.005   0.02    -   0.005   0.20

4.2.2 鎂合金生產(chǎn)的配料

鎂合金生產(chǎn)時(shí)配料的準(zhǔn)確性將影響到所制合金的成分，合金的成分又會(huì)影響到合金的最終性能，所以合金生產(chǎn)中的配料環(huán)節(jié)是關(guān)系到最后合金質(zhì)量的大事。以下以采用2.5Ton的坩堝每次出料2.0Ton為例列舉各種合金的配料情況。

                        表4-3 不同合金配料表           (每爐按出料2.0Ton計(jì)算)

項(xiàng) 次   原材料  各種合金原料用量(Kg)

        AZ31B   AZ63B   M1C

1   Mg  1934.1  1818.8  1999.0

2   Al  57.1    121.2   2.0

3   Zn  15.0    60.0    -

4   MnClB2B 23.0    34.0    72.0

5   Al-Be(1%Be) 3.0 -   -

6   熔解熔劑    50.0    50.0    50.0

7   精煉熔劑    60.0    60.0    60.0

4.2.3. 鎂合金的制備的工藝流程

圖4-1為采用合金熔解系統(tǒng)制備鎂合金犧牲陽(yáng)極時(shí)合金溫度與時(shí)間曲線(xiàn)，不同合金及熔解系統(tǒng)的工作曲線(xiàn)不盡相同，但基本趨勢(shì)及工序大同小異。

制備時(shí)將精煉好的純鎂液轉(zhuǎn)入合金坩堝中或直接加入純鎂錠，并加熱升溫到740℃，此過(guò)程中要不斷撒入熔解助熔劑防止熔湯著火。當(dāng)熔體溫度到達(dá)720℃時(shí)，依次加入鋁、鋅、鋁鈹合金等金屬元素。待熔體溫度到達(dá)740℃后，將預(yù)熱好的攪拌裝置緩緩安置入熔體中開(kāi)始精煉攪拌，同時(shí)撒入MnClB2B顆粒及精煉熔劑。精煉一般持續(xù)30分鐘的時(shí)間，確保熔體中的雜質(zhì)全部與熔劑絡(luò)合。精煉后取出攪拌器并關(guān)掉加熱裝置開(kāi)始降溫到660℃，待熔體中的雜質(zhì)含量沉降到一定指標(biāo)后需檢測(cè)合金的成分，合格后將熔體轉(zhuǎn)入保溫爐中。

圖4-1 AZ91D生產(chǎn)工藝曲線(xiàn)圖

保溫爐中合格的鎂液靜置完畢后，可以澆入錠模直接澆鑄為鎂合金D型陽(yáng)極，也可以拉鑄為鎂合金棒材再擠壓成鎂合金陽(yáng)極。

鑄棒時(shí)要先打開(kāi)鑄棒機(jī)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)，鎂液由澆鑄泵打入鑄棒系統(tǒng)結(jié)晶器中，同時(shí)引錠頭慢慢向下移動(dòng)拉鑄出鎂合金棒材。

鎂棒拉鑄完畢后用天車(chē)將其從拉鑄井中吊出，運(yùn)到據(jù)切車(chē)間鋸切并扒皮到為Φ100×500mm尺寸。

將擠壓模具預(yù)熱后裝到擠壓機(jī)上，將加熱后的鎂合金棒裝入擠壓機(jī)盛錠桶擠壓出相應(yīng)尺寸的鎂合金陽(yáng)極。

4.3 鎂合金陽(yáng)極的檢測(cè)方案

鎂合金陽(yáng)極的檢測(cè)方案如表4-5所示。

表4-5 鎂合金陽(yáng)極的測(cè)試項(xiàng)目及方案

項(xiàng)次    檢測(cè)項(xiàng)目    檢測(cè)手段    備注

1   合金成分    火花光譜只讀儀  需要各牌號(hào)合金之標(biāo)樣校準(zhǔn)

2   電化學(xué)性能  電位測(cè)試儀  以甘汞電極作為參比電極

3   接觸電阻測(cè)試    電阻測(cè)試儀  可自制

4   陽(yáng)極尺寸測(cè)試    游標(biāo)卡尺，千分尺，米尺等    因不同尺寸之陽(yáng)極而異

4.4研究方向及控制目標(biāo)

4. 4.1 電化學(xué)性能

試產(chǎn)及開(kāi)發(fā)之合金電化學(xué)性能要求如表4-4所示，其中自主開(kāi)發(fā)之合金的電話(huà)學(xué)性能預(yù)期達(dá)到更高的性能。

表4-4 鎂合金犧牲陽(yáng)極電化學(xué)性能表

合金牌號(hào)    開(kāi)路電位

-V, Cu/CuSO4    閉路電位

-V,Cu/CuSO4 實(shí)際電容量/

(A●h/Kg)   電流效率/

%

AZ31B   1.57-1.67   1.47-1.57   ≥1210  55

AZ63B   1.57-1.67   1.52-1.57   ≥1210  55

M1C 1.77-1.82   1.64-1.69   ≥1100  50

SGYJ-1  1.80-1.90   1.75-1.85   ≥1210  55

4. 4.2 接觸電阻性能

陽(yáng)極制成后對(duì)其鎂合金與鋼芯間的接觸電阻有嚴(yán)格的要求，要求其間接觸電阻小于0.001Ω。